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Fiche 53
Les liaisons hydrogène
Les liaisons hydrogène déterminent une grande partie des propriétés chimiques et biologiques. Cette fiche traite des aspects liés à la chimie en général. Les aspects biologiques
sont traités dans la fiche 53.
1. Généralités sur les liaisons hydrogène
Les liaisons hydrogène s’établissent entre un hydrogène lié à un atome électronégatif
(O, S, N, P, halogène pour l’essentiel) et une paire libre d ’un atome électronégatif (O,
N, S, P, halogène). Elles relèvent du schéma général : R -X -H ... Y -R où la distance
H ... Y est supérieure aux distances de liaisons covalentes. Elles présentent deux aspects
complémentaires :
• Un caractère électrostatique attractif entre l’hydrogène porteur d’une charge positive
partielle et l’atome électronégatif du partenaire, porteur d’une charge négative partielle.
• Une attraction d’origine quantique entre les OM de la liaison X -H et une paire libre
du partenaire.
Selon la nature des partenaires, les liaisons hydrogène ont une énergie comprise entre
5 et 40 kJ • moL', nettement inférieure aux énergies des liaisons usuelles. On observe la
hiérarchie énergétique suivante :
O ... H - 0 > N . . . H - 0 > 0 . . . H - N > N ... H -N
2. L’exemple de l’eau
Dans l’eau, les molécules sont fortement liées entre elles par des liaisons hydrogène.
Comparons les points d ’ébullition des composés suivants :
Composé
TTC )
CH 4
161
NH3
- 33
H,O
100
"O
O
c
13
Q
rH
O
f M
(y)
JZ
CT
>•
Q .
O
U
Pour des masses molaires très voisines, une différence de 261 °C est observée entre le
méthane (pas de liaison hydrogène) et l’eau (fortes liaisons hydrogène). Dans l’eau liquide,
les deux paires libres de H^O sont liées à des atomes d ’hydrogène portés par des molécules voisines, formant autour de chaque atome d’oxygène un arrangement très mobile,
présentant en moyenne un arrangement tétraédrique, comme montré dans la figure.
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